Расчет усилителя на транзисторе

Министерство образования РФ

Уральский Государственный Технический Университет

Кафедра Автоматика и управление в технических системах

РАСЧЕТ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО УСИЛИТЕЛЯ

НА ТРАНЗИСТОРЕ КТ3107И

Курсовая работа по

Электронике

Студент гр. Р-291а А.С. Клыков

Преподаватель

доцент, к.т.н. В. И. Паутов

Екатеринбург 2000

Содержание.

1. Предварительные данные для расчета усилителя 3

2. Выбор транзистора4

3. Расчет режима транзистора по постоянному току 4

4. Выбор напряжения источника питания 5

5. Расчет элементов, обеспечивающих рабочий режим тр-ра5

6. Расчет емкостей Сф
, С1
, С2
, Сэ
7

7. Результаты расчета8

8. АЧХ и ФЧХ усилителя 9

9. Список литературы 10

1. Предварительные данные для расчета усилителя

UН
= 0.2 В

RН
= 0.3 кОм

RС
= 0.5 кОм

К = 90

t max
= 70 0
C

S = 4

f
н
= 50 Гц

f
в
= 25 Гц

2. Выбор транзистора.

Произведем необходимые расчеты для выбора транзистор:

где Uн
– напряжение на нагрузке Rн
– сопротивление нагрузки

Мощность, рассеиваемая на коллекторе (при x = 1.1) Rк
= 8*x*Pн
= 8*1.1*0.13 = 1.14 мВт

Необходимый коэффициент передачи по току: Внеобх
= 1.5 * К = 1.5 * 90 = 135
,

где К – коэффициент усиления

Необходимая добротность усилителя Dу
:

Dу
= 10 * К * wв
= 20 * p *¦в
* К = 20 * 3.14 * 25000 * 90 = 1.4*10 8

Для выбранного транзистора добротность Dт
:

где r¢б
– объемное сопротивление базы, равное 150 Ом
Cк
– емкость коллекторного перехода

По расчетным данным и из условий : Рк
max
>Рк
, Bmin
³ Bнеобх
, ¦в
³¦в,необх
выбираем транзистор КТ3107И
[1]

3. Расчет режима транзистора по постоянному току.

Максимальный ток коллектора Iк,м
:


Ток коллектора Iк
определяем по формуле:


Проверим, что ток базы больше макс. тока сигнала :

где В – коэффициент передачи по току.

где Rвх
= В * rэ
= 1к9 - входное сопротивление каскада Ес
– источник сигнала


Rс
– входное сопротивление источника сигнала

Т.о., условие выполнено, т.к. 13.5 мкА
> 1.3 мкА

Напряжение на оллекторе-эмиттере Uкэ
:

Рабочая точка транзистора =1.5 В

I0
к
= 1.82 В

4. Выбор напряжения источника питания.

Выбор напряжения источника питания Ек
:

В соответствии с ГОСТ выбираем 5 В

Падение напряжения на Rф
:

UR
ф
= (0.1¸0.2)* Ек
= 0.2*5 = 1 В

Напряжение на делителе Uд
:

Uд
= Ек
- UR
ф
= 4 В

5. Расчет элементов, обеспечивающих рабочий режим транзистора.

Найдем Rэ
по формуле :

где S – температурный коэффициент

Rб
= (5¸10) Rвх
= 5*1900 = 9500 Ом
– общее сопротивление базы

Определим Rк
:


Найдем Uб
:


Найдем R2
:


Определим ток делителя:

Условие Iд
£ 0.2 Iк
выполняется, т.к. 0,4мА
£ 0.4 мА

Определим Rф
:

По ГОСТу выбираем:

R1
= 6к0 R2
= 16к0 Rэ
= 3к2 Rф
= к45

Проверим выполнение неравенства:

I0
к
* Rэ
+ U0
кэ
+ I0
к
* Rк
+ (I0
к
+ Iд
) * Rф
³ Ек

5.824 + 1.5 + 2.5 + 1.179 ³ 5

11 ³ 5 – неравенство выполняется

Определим коэффициент К для предусилителя на одном транзисторе КТ3107И

Для того, чтобы обеспечить требуемый коэффициент усиления введем в схему эмиттерный повторитель на транзисторе КТ3107И (Рис.2).

Определим для повторителя Rэ2
:

UБ2
= UК1
= I0
э
*Rэ
+ U0
Кэ
= 1.82мА
* 3.2кОм
+ 1.5В
= 7.32 В

UБэ2
= r¢б
* I0
э
= 150 * 1.82мА
= 0.27 В

Определим сопротивление RЭ2Н
:


Найдем Rвх2
и Rвых2
:


Коэффициент усиления повторителя К2
:


Коэффициент усиления первого каскада:

le>

Получаем общий коэффициент усиления предварительного усилителя:

К = К1
* К2
= 86 * 0.98 » 84.5

6. Расчет емкостей Сф
, С1
, С2
, Сэ .

где КСГ
= 40 – коэффициент сглаживания

fП
= 100 Гц
– основная частота пульсации ист.питания

Из равенства:

Пусть Мн,вх
= 0.92

Мн,э
= 0.86

Тогда Мн,вых
=0.89

Расчет С1
, С2
, Сэ
:

7. Результаты расчета

RЭ	RФ	R1	R2	RК	RЭ2	СЭ	СФ	С1	С2	ЕК
3к2	450	6к0	16к	1к4	3к9	217	141	3.15	19.7	5В

Табл.1

8. Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики.
10	20	30	40	60	100	160	320	640	1280	2560	5120	10240	20480	40960	81920	163840
1	1.30103	1.47712125	1.60205999	1.77815125	2	2.20411998	2.50514998	2.80617997	3.10720997	3.40823997	3.70926996	4.01029996	4.31132995	4.61235995	4.91338994	5.21441994
62.8	125.6	188.4	251.2	376.8	628	1004.8	2009.6	4019.2	8038.4	16076.8	32153.6	64307.2	128614.4	257228.8	514457.6	1028915.2
0.2	0.4	0.6	0.8	1.2	2	3.2	6.4	12.8	25.6	51.2	102.4	204.8	409.6	819.2	1638.4	3276.8
5	2.5	1.66666667	1.25	0.83333333	0.5	0.3125	0.15625	0.078125	0.0390625	0.01953125	0.00976563	0.00488281	0.00244141	0.0012207	0.00061035	0.00030518
0.4	0.8	1.2	1.6	2.4	4	6.4	12.8	25.6	51.2	102.4	204.8	409.6	819.2	1638.4	3276.8	6553.6
4.6	1.7	0.46666667	-0.35	-1.56666667	-3.5	-6.0875	-12.64375	-25.521875	-51.1609375	-102.380469	-204.790234	-409.595117	-819.197559	-1638.39878	-3276.79939	-6553.59969
25	6.25	2.77777778	1.5625	0.69444444	0.25	0.09765625	0.02441406	0.00610352	0.00152588	0.00038147	9.5367E-05	2.3842E-05	5.9605E-06	1.4901E-06	3.7253E-07	9.3132E-08
0.16	0.64	1.44	2.56	5.76	16	40.96	163.84	655.36	2621.44	10485.76	41943.04	167772.16	671088.64	2684354.56	10737418.2	42949673
0.21242964	0.50702013	0.90618314	0.94385836	0.53803545	0.27472113	0.16209849	0.07884425	0.03915203	0.01954243	0.00976702	0.00488299	0.00244143	0.00122071	0.00061035	0.00030518	0.00015259
1.35673564	1.03907226	0.43662716	-0.33667482	-1.00269159	-1.29249667	-1.40797942	-1.49187016	-1.53163429	-1.55125265	-1.56102915	-1.56591332	-1.5683549	-1.56957562	-1.57018597	-1.57049115	-1.57064374

10. Список литературы:

1. Радио и связь, М.,1990г.

2. Расчет предварительного усилителя на транзисторе,, В.И.Паутов, Ю.Н. Секисов,

И.Е. Мясников, Екатеринбург : УПИ, 1992г.

[1]
Параметры транзистора взяты из справочника « Радио и связь » М.: 1990г